Detektor Time-of-Flight (ToF) AFP, který byl čerstvě nainstalován na urychlovač LHC v CERNu, se zabývá měřením času příletu protonů rozptýlených pod malými úhly při srážkách na LHC. Optická část ToF AFP se skládá ze 16 tyčinek z taveného křemene ve tvaru písmene "L", tzv. LQbarů. Osm LQbarů má navíc funkční vylepšení zvané "taper". Průchod vysoce relativistického protonu tyčinkami v nich způsobí vznik čerenkovského záření, které se dále šíří tyčinkou totálními odrazy až do speciálního mnohokanálového fotonásobiče.
Cílem této práce bylo vytvořit počítačový model popisující průchod fotonů záření LQbary, a to jak s taperem, tak bez něj, s ohledem na požadavek vysoké časové přesnosti. Svá řešení porovnám s již existující, tzv. plnou simulací, v rozšířeném nástroji částicových fyziků zvaném GEANT4.
Anotace v angličtině
The main goal of the Time-of-Flight (ToF) AFP detector which has been recently mounted at the LHC accelerator in CERN is to measure arrival time of protons scattered by small angles during collisions at the LHC. The optical part of the ToF AFP consists of 16 "L-shaped" bars made of fused silica called LQbars. Eight of them have a special functional improvement called "taper". Passage of highly relativistic proton through bars causes them to emit Cherenkov radiation that travels through the bar by total reflections into the special multichannel photomultiplier.
The aim of this thesis was to implement computer model describing passage of photons of radiation through LQbars with and without taper with regard to the requirement of high time precision. My solutions will be verified with existing so-called full simulation in the widespread tool of particle physicists called GEANT4.
LHC, AFP, ToF, time of flight detector, Cherenkov simulation, Cherenkov radiation, diffractive proton, accelerator, particle, LQbar, neural network, perceptron
Rozsah průvodní práce
79
Jazyk
AN
Anotace
Detektor Time-of-Flight (ToF) AFP, který byl čerstvě nainstalován na urychlovač LHC v CERNu, se zabývá měřením času příletu protonů rozptýlených pod malými úhly při srážkách na LHC. Optická část ToF AFP se skládá ze 16 tyčinek z taveného křemene ve tvaru písmene "L", tzv. LQbarů. Osm LQbarů má navíc funkční vylepšení zvané "taper". Průchod vysoce relativistického protonu tyčinkami v nich způsobí vznik čerenkovského záření, které se dále šíří tyčinkou totálními odrazy až do speciálního mnohokanálového fotonásobiče.
Cílem této práce bylo vytvořit počítačový model popisující průchod fotonů záření LQbary, a to jak s taperem, tak bez něj, s ohledem na požadavek vysoké časové přesnosti. Svá řešení porovnám s již existující, tzv. plnou simulací, v rozšířeném nástroji částicových fyziků zvaném GEANT4.
Anotace v angličtině
The main goal of the Time-of-Flight (ToF) AFP detector which has been recently mounted at the LHC accelerator in CERN is to measure arrival time of protons scattered by small angles during collisions at the LHC. The optical part of the ToF AFP consists of 16 "L-shaped" bars made of fused silica called LQbars. Eight of them have a special functional improvement called "taper". Passage of highly relativistic proton through bars causes them to emit Cherenkov radiation that travels through the bar by total reflections into the special multichannel photomultiplier.
The aim of this thesis was to implement computer model describing passage of photons of radiation through LQbars with and without taper with regard to the requirement of high time precision. My solutions will be verified with existing so-called full simulation in the widespread tool of particle physicists called GEANT4.
LHC, AFP, ToF, time of flight detector, Cherenkov simulation, Cherenkov radiation, diffractive proton, accelerator, particle, LQbar, neural network, perceptron
Zásady pro vypracování
Studentka se/():
1. seznámí s již existujícím modelem [1] (viz doporučená literatura), určeným pro detektor AFP [2] (Atlas Forward Proton) a jeho implementací v Athena [3], softwarovém rámci používaném kolaborací experimentu ATLAS v CERNu
2. pokusí upravit geometrické principy tohoto modelu tak, aby nová simulace popisovala šíření čerenkovských fotonů v realizované optické části časového detektoru AFP, tj. v tzv. LQBar-ech, a to nejprve bez a později s tzv. taperem [4]
3. v případě komplikovanosti či neúspěchu využije jiné možnosti simulace, např. neuronové sítě v rámci prostředí Root [5] apod.
4. implementuje řešení nejprve do samotného Root-ovského kódu, a poté, pokud zbude čas, do rámce Athena
Úspěšnost kódu studentka srovná s existujícím modelem plné simulace v prostředí Geant4 [4,6].
Zásady pro vypracování
Studentka se/():
1. seznámí s již existujícím modelem [1] (viz doporučená literatura), určeným pro detektor AFP [2] (Atlas Forward Proton) a jeho implementací v Athena [3], softwarovém rámci používaném kolaborací experimentu ATLAS v CERNu
2. pokusí upravit geometrické principy tohoto modelu tak, aby nová simulace popisovala šíření čerenkovských fotonů v realizované optické části časového detektoru AFP, tj. v tzv. LQBar-ech, a to nejprve bez a později s tzv. taperem [4]
3. v případě komplikovanosti či neúspěchu využije jiné možnosti simulace, např. neuronové sítě v rámci prostředí Root [5] apod.
4. implementuje řešení nejprve do samotného Root-ovského kódu, a poté, pokud zbude čas, do rámce Athena
Úspěšnost kódu studentka srovná s existujícím modelem plné simulace v prostředí Geant4 [4,6].
Seznam doporučené literatury
1. M. Dyndal, L. Shoeffel, T. Sykora: Fast Cherenkov model of optical photons generation and transportation, https://cds.cern.ch/record/2241362/files/ATL-SOFT-PUB-2017-001.pdf
2. Adamczyk et al, Technical Design Report for the ATLAS Forward Proton Detector, https://cds.cern.ch/record/2017378/files/ATLAS-TDR-024.pdf
3. Athena, http://atlas-proj-computing-tdr.web.cern.ch/atlas-proj-computing-tdr/Html/Computing-TDR-21.htm#pgfId-1019542
4. Nozka et al, Design of Cherenkov bars for the optical part of the time-of-flight detector in Geant4, Opt Express. 2014 Nov 17;22(23):28984-96. doi: 10.1364/OE.22.028984
5. Root, https://root.cern.ch/
6. Geant 4, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 506 (2003) 250-303, IEEE Transactions on Nuclear Science 53 No. 1 (2006) 270-278, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 835 (2016) 186-225, http://geant4.web.cern.ch/geant4/
Seznam doporučené literatury
1. M. Dyndal, L. Shoeffel, T. Sykora: Fast Cherenkov model of optical photons generation and transportation, https://cds.cern.ch/record/2241362/files/ATL-SOFT-PUB-2017-001.pdf
2. Adamczyk et al, Technical Design Report for the ATLAS Forward Proton Detector, https://cds.cern.ch/record/2017378/files/ATLAS-TDR-024.pdf
3. Athena, http://atlas-proj-computing-tdr.web.cern.ch/atlas-proj-computing-tdr/Html/Computing-TDR-21.htm#pgfId-1019542
4. Nozka et al, Design of Cherenkov bars for the optical part of the time-of-flight detector in Geant4, Opt Express. 2014 Nov 17;22(23):28984-96. doi: 10.1364/OE.22.028984
5. Root, https://root.cern.ch/
6. Geant 4, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 506 (2003) 250-303, IEEE Transactions on Nuclear Science 53 No. 1 (2006) 270-278, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 835 (2016) 186-225, http://geant4.web.cern.ch/geant4/
Přílohy volně vložené
1 CD ROM
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
1. Prezentace hlavních výsledků DP.
2. Posudek vedoucího DP.
3. Posudek oponeta DP.
4. Reakce na dotazy vedoucího a oponenta DP.
5. Diskuze: Vyhodnocení fotonásobičem je 4x4 kanály?
Jaká vstupní data jsou užívána neuronovou sítí?